高层建筑火灾跨楼层逃生通道设计

钟东阶

（武汉科技大学机械自动化学院，湖北 武汉430081）

随着国民经济的迅速发展，结构复杂、人员密集的高层建筑逐渐增多，一旦发生火灾就会给消防工作带来极大的困扰和危机，高层建筑的火灾人员疏散及救援困难，目前消防应急救援装备能力与高层建筑的发展严重失衡［1－2］。辅助性的逃生装置是现有高层建筑火灾应急救援方式的有益补充。因此，高层建筑跨楼层逃生通道就显得尤为必要。

目前市场上有关火灾逃生的器械非常多，其中关于楼层逃生的装置也很多，但是大部分都只是涉及到楼层缓降，用于单人逃生的装置，使用范围不广，同时考虑到安全因素，使用楼层也有很大的局限性［3］。而高层跨楼层逃生通道就能很好的解决这些问题，逃生站的思想也能带来其他一些类似的逃生方式，其中多人重复使用的逃生方式在高层建筑中尤其显现出其优势，相对于其他逃生方式，安全性也好得多。逃生站主要由普通的钢架结构组成，在实际批量生产时成本会很低，装置的安装方便和安装环境的随意性也凸显出了跨楼层逃生站的优势。在实际生活中如果逃生站能大量应用于建筑群，就可以通过建筑外观的设计将逃生站用于其他用途，实现设备的多功能化，同时也可以使建筑外观更漂亮。

本文设计了一种新型高层建筑火灾跨楼层逃生通道，该设计将有效地缓解高层建筑救援的困难，为火灾逃生开辟一条新的途径，逃生通道的重复可利用性也保证了在一次投入后循环使用，逃生通道安装简单，能广泛应用于各种类型的建筑。与其他逃生装置相比，更为安全可靠。

1 整体结构及工作原理

图1所示为新型高层建筑火灾跨楼层逃生通道设计整体结构。

图1 整体结构

该装置固定在建筑外墙体上，通过一吊桥与建筑的窗户或其他靠墙的出口相连接，如果建筑的阳台或其它户外的外伸平台上有空间，装置还可以直接固定在空闲空间上，使用时也会更加方便（在以后的说明上也主要以此种安放方式为参照）。逃生主体部分安放在一密封逃生站内，通过链轮、链条等传送机构以及平行在链条上的折叠梯与下一级逃生站相连接，每一个逃生站都可以与建筑的出口相通。火灾发生后，处于火灾上层的人员不能安全通过楼梯等逃生出口，就可以进入逃生站内，当逃生人员越过发生火灾的楼层，到达安全楼层后，还可以通过逃生站回到建筑内，通过安全逃生通道到达安全地点。

逃生站内安装了一套缓降装置，平时吊桥通道、缓降传送机构等逃生设施安放在逃生站内，可较好的存放，减少维护保养费用，延长存放时间，可极大地降低故障率。缓降装置。图2装置由链条、链轮、

图2 缓降装置工作原理

大齿轮、小齿轮轴、离心装置、摩擦块、摩擦盘、离合器、压杆、凸轮轴、连杆及其它传动和连接零件等构件组成（图2）。工作时由人体重量作为原动力，通过链条带动链轮转动，同时是大齿轮以相同的角速度转动来带动小齿轮轴，摩擦块由于离心力作用由离心装置中甩出紧压在摩擦盘上，以达到加速的效果，同时在人站上链条组成的折叠梯时，压杆使凸轮轴转动带动连杆转动，离开定位孔处，使连接半离合器的连杆右移离合器制动，使链轮不能转动。当人需要向下运输时，可手动拨动连杆，使离合器分离，机构正常运动，达到人以安全速度下移的效果。

2 主要零部件设计及强度校核

2.1 轴系零件的设计

齿轮已知参数见表1。齿轮的设计关键参数见表2。选择轴的材料为45钢（调质），查《机械设计手册》可得材料的力学性能见表3［4］。

表1 齿轮已知参数

表2 齿轮设计关键参数

表3 材料的力学性能

2.2 键连接的选用

1）联轴器与大齿轮连接轴的周向定位平键

由轴的结构尺寸可以确定，联轴器与大齿轮连接轴的周向定位采用平键连接。查《机械设计手册》，选用平键的型号为 键 C 5×5（GB／T 1096—2003），键的材料为钢，许用挤压应力 ［σp］＝120 MPa，键长L＝36mm，键与轮毂键槽的接触高度k＝0.5，h＝0.5×5mm＝2.5mm。

2）链轮与大齿轮连接轴的周向定位平键

由轴的结构尺寸可以确定，链轮与大齿轮连接轴的周向定位采用平键连接。查《机械设计手册》，选用平键的型号为 键B 6×6（GB／T 1096—2003），键的材料为钢，许用挤压应力 ［σp］＝120MPa；键长L＝8mm，键与轮毂键槽的接触高度k＝0.5，h＝0.5×6mm＝3mm。

3）大齿轮与连接轴的周向定位平键

由轴的结构尺寸可以确定，联轴器与大齿轮连接轴的周向定位采用平键连接。查《机械设计手册》，选用平键的型号为 键8×7（GB／T 1096—2003），键的材料为钢，许用挤压应力 ［σp］＝120 MPa；键长L＝22mm，键与轮毂键槽的接触高度k＝0.5，h＝0.5×7mm＝3.5mm。

3 结论

1）装置适用于高层建筑逃生，解决了其他逃生装置的缓降高度限制，逃生站跨楼层逃生的思想能很好地解决这一问题。

2）整个通道采用框架的钢制结构，使用方便，结构可靠性好，在灾难发生时，可以快速形成稳固安全的逃生通道。

3）缓降链轮的机构可反复利用，解决了缓降器等逃生装置每套只能供一个人使用的缺陷。设施安装在户外，也为消防官兵的救援提供了一条快速通道。设施平时放置在相对密封的逃生站内，可避免室外环境的侵蚀，维护保养费用低。

4）逃生通道在视觉上是密封的，可避免高空恐惧现象，增强逃生信心。逃生站位置相对固定，使逃生人员能快速准确地找到逃生站逃生。

［1］ 张 睿，迟 兴，王晓龙.一种可折叠式火灾逃生通道［J］.消防科学与技术，2012（01）：57－60.

［2］ 林 立，冉险生，隗寒冰，等.针对高层建筑的火灾逃生设备创新设计研究［J］.包装工程，2010，32（24）：29－41.

［3］ 白孝林.制定高层建筑逃生器材配备标准的探讨［J］.消防科学与技术，2003，22（09）：390－391.

［4］ 闻邦椿.机械设计手册 ［M］.第五版.北京：机械工业出版社，2010.